Homogene Katalyse: Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid

von Anonym_6

Thema: Katalyse (einschließlich Photokatalyse mit TiO2/ZnO) Tags: Katalyse, Wasserstoffperoxid, Kaliumiodid Klassenstufen: 11-12 Versuchsart: SV

Ziel des Versuchs: Dieser Versuch ist ein Beispiel für eine homogene Katalyse

Materialien

Reagenzglasständer; 2 Reagenzgläser; Glimmspan

Chemikalien

Wasserstoffperoxid (30 %); Kaliumiodid

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS
Wasserstoffperoxid 30% H302-H318P280-P305+P351+P338
Kaliumiodid H302-H315-H319P305+P351+P338

Durchführung

In ein Reagenzglas werden ca. 5 mL Wasserstoffperoxid gegeben und beobachtet, was passiert. Dann werden in dem anderen Reagenzglas wenige mL konzentrierter Kaliumiodid-Lösung angesetzt (eine Spatelspitze auf ca. 3 mL) und diese Lösung zu dem Wasserstoffperoxid gegeben. Außerdem wird eine Glimmspanprobe durchgeführt.

Beobachtung

In dem Wasserstoffperoxid kann beobachtet werden, dass sich langsam Gasbläschen bilden und diese aufsteigen. Nach der Zugabe von Kaliumiodid schäumt die Lösung stark auf, wird gelblich und die Glimmspanprobe ist positiv.

Abb. 1: Schäumendes Wasserstoffperoxid

Deutung

Auch ohne Zugabe eines anderen Stoffes, zersetzt sich Wasserstoffperoxid mit der Zeit. Das Iodid aus dem Kaliumiodid wirkt bei dieser Reaktion allerdings als Katalysator, der diese Reaktion deutlich beschleunigt, indem es einen anderen Reaktionsweg ermöglicht.

I-(aq) + H2O2(aq) → IO-(aq) + H2O(l)

IO-(aq) + H2O2(aq) → I-(aq) + H2O(l) + O2(g)

Die Gelbfärbung kommt dadurch zustande, dass das Iodid mit dem freiwerdenden Sauerstoff reagieren und zu Iod oxidiert werden kann.

4I-(aq) + 2H2O(l) + O2(g) → 2I2(aq) + 4OH-(aq)

Alternativen:

Als Alternative kann dieser Versuch auch als heterogene Katalyse durchgeführt werden. Dann würde anstelle von Kaliumiodid Braunstein verwendet werden.

Entsorgung

Behälter für Schwermetalle. Das Iod wird vorher mit Natriumthiosulfat-Lösung versetzt.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Wie bereits erwähnt eignet sich dieser Versuch, zusammen mit V2, zur Einführung in das Thema Katalyse (eventuell ist V2 oder die hier aufgeführte Alternative ein wenig besser geeignet). Das Problem bei diesem Versuch ist, dass der Katalysator zwar regeneriert wird, aber auch mit dem Produkt (dem Sauerstoff) reagieren kann, damit die Lösung färbt, eindeutig eine nicht beabsichtige Reaktion auftritt und der Katalysator nicht mehr zur Verfügung steht. Es muss also explizit thematisiert werden, dass er bei der eigentlichen Katalyse regeneriert wird, aber auch eine andere, von der Katalyse getrennte, Reaktion eingehen kann.

Literatur

H. Wambach, Materialien - Handbuch Kursunterricht Chmemie Band 3: Kinetik - Gleichgewichte, Massenwirkungsgesetz, Aulis Verlag, 2. Auflage, Alsfeld 2012


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